Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Funkční magnetická rezonance (fMRI) je důležitá neurozobrazovací metoda, používaná ke studiu mozku. Cílem této práce je vytvořit softwarový nástroj pro porovnání dvou souměřitelných metod pro zjišťování funkční a efektivní konektivity ve fMRI datech. V této práci jsou shrnuty základní poznatky o zobrazování magnetickou rezonancí a o zobrazování pomocí fMRI. Dále se práce zabývá metodami funkční a efektivní konektivity, detailně metodami dynamického kauzálního modelování (DCM), analýzy nezávislých komponent (ICA) a Grangerova kauzálního modelování (GCM). V práci je představena praktická implementace metody DCM v toolboxu SPM a metody ICA v toolboxu GIFT. Následně se práce zabývá simulacemi pro porovnání souměřitelných metod DCM a GCM. Simulace jsou prováděny především za účelem zjištění chování modelů v závislosti na několika parametrech, čehož bylo dosaženo použitím Monte Carlo simulací. Ke konci práce je podrobně popsán návrh a realizace softwarového nástroje Connectivity_simulator, který umožňuje provést porovnání metod GCM a DCM na základě uživatelem specifikovaných vstupních parametrů simulace, a výsledky této simulace přehledně zobrazit.Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is recent important method, used in neuroimaging. The aim of this thesis is to develop software tool for comparison of two methods for functional and effective connectivity estimation. In this thesis are described the basics of magnetic resonance imaging, fMRI, basic terms of fMRI experiments and generally are described methods of functional and effective connectivity. Then are more detailed mentioned methods of dynamic causal modeling (DCM), Granger causal modeling (GCM) and independent component analysis (ICA). Practical implementation of DCM in toolbox SMP and ICA in toolbox GIFT is also mentioned. In purpose to describe behavior of DCM and GCM in dependence on several parameters are performed Monte Carlo simulations. Then the concept and realization of software tool for simulating connectivity and comparison of DCM and GCM are described. Finally results of DCM and GCM comparison and results of Monte Carlo simulations are discussed.
